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从双目立体图像中恢复三维信息的研究——加入结构约束的半全局匹配算法的研究与实现（论文）
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内容提示：三维重建是计算机视觉、计算机图形研究中倍受关注的热点。而双目&#
立体视图匹配是一种经典的三维重建方法，它通过比较在不同位置对同&#
一场景拍摄的两幅照片找出其中匹配的场景点，从而根据场景点在两幅&#
图像中不同的位移程度得到其相对于相机的距离(称为深度)，进而从二&#
维图像信息中恢复三维场景的信息。双目立体视图匹配的应用十分广泛，&#
如虚拟现实、文物保护、工业监控、数字娱乐等，同时，相对于其他三&#
维重建的方法，双目立体视图匹配的设备要求、算法的时间复杂度以及&#
空间复杂度较低，因此具有十分重要的研究价值。&#
通过对双目立体视图匹配方法的分类、分析与比较，今后将出现如下&#
的发展趋势和热点：更多地体现全局性、算法的高速性、对噪声的鲁棒&#
性以及算法的通用性。因此，本文实现了几种具有发展前景的方法，并&#
进行比较和改进，选择并实现一个具有较高匹配精度、同时具有较高的&#
执行速度兼顾对噪声的鲁棒性的双目立体匹配算法，以满足实际应用的&#
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重庆大学硕士学位论文
立体视觉是计算机视觉领域中的一个研究热点，它主要是运用两个或多个摄
像机对同一景物从不同位置获取图像并根据几何原理实现三维场景信息的恢复。
随着计算机技术的发展，立体视觉理论将在自动导航、工业测量、虚拟现实、生
物医学以及军事侦察等领域得到应用。而双目视觉又是立体视觉领域的一个研究
重点，因此开展本课题研究具有重要的理论意义和实用价值。立体匹配是立体视
觉中的一个关键步骤，对立体视觉具有举足轻重的作用，本文就双目视觉中的立
体匹配理论进行了相关的研究。
论文从摄像机的成像模型出发，介绍了双目视觉的工作原理以及立体匹配相
关的理论知识。对现有匹配算法进行了分类，以及总结了立体匹配算法的计算步
骤，并给出了目前通用的匹配结果评价标准。
在分析了动态规划的基本理论以及其在立体匹配算法中的应用后，对动态规
划立体匹配算法与局部优化立体匹配算法进行了比较，验证了前者所具有的潜在
优势。针对传统的动态规划立体匹配算法易产生横向“条纹”效应的缺陷，考虑到极
线间邻域像素对待匹配点视差结果的影响，提出了采用多级动态规划的立体匹配
算法，并在目前通用的标准平台上做了测试。实验结果验证了该算法在平均误匹
配率方面与传统动态规划立体匹配算法和局部优化算法都有所降低，得到满意的
在对传统的基于控制点的动态规划立体匹配算法进行分析研究的基础上，以
及针对采用多级动态规划立体匹配算法较慢的运行速度，提出了基于
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